非常規(guī)條件下高塔建筑的消防給水設(shè)計(jì)

摘要：結(jié)合工程實(shí)例介紹了在無(wú)市政給水條件下，古典高塔建筑消防給水設(shè)計(jì)中遇到的一些情況及采取的技術(shù)措施。探討了在某些非常規(guī)條件下，如何理解規(guī)范并在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)規(guī)范要求等問(wèn)題。分析了受建筑構(gòu)限制時(shí)，進(jìn)行方案可行性比較和優(yōu)化的情況，強(qiáng)調(diào)了運(yùn)用數(shù)學(xué)工具處理問(wèn)題的思想。關(guān)鍵詞：高塔建筑消防給水非規(guī)1工概況金寶塔工程是昆明金寶山藝陵園項(xiàng)目的一部分，位于昆明西山腳下毗鄰滇池，處于整個(gè)開(kāi)發(fā)區(qū)的最高處建首面積為1317m2層積為335m2筑度為50.38，共11層為剪結(jié)構(gòu)體系火危險(xiǎn)等級(jí)為一類一級(jí)建筑主要用于存放逝者骨灰舉行悼念活動(dòng)、進(jìn)行宗教活動(dòng)等。建筑內(nèi)各種裝飾、陳設(shè)復(fù)雜，各種霓虹藝術(shù)燈光效果要求高，人員密度大，火災(zāi)危險(xiǎn)性大，事故后果影面寬，室內(nèi)消防給水系統(tǒng)必須安全有效可靠。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(下簡(jiǎn)稱《高規(guī)，并與地方消防主管部門(mén)協(xié)調(diào)，確定在該建筑室內(nèi)設(shè)消火栓消防給水系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。由于建筑功能要求及周?chē)h(huán)境條件限制，水池、泵房置于室(距建筑超過(guò)150m)，水池不能作為供消防車(chē)取水的水池，特別是該工程不具備室外市政供水條件室外消防管網(wǎng)到區(qū)消防車(chē)能在10min內(nèi)到達(dá)，室外消防管網(wǎng)采用低壓網(wǎng)。2水該建筑消防給水水源為地下水，通過(guò)深井泵提升至鋼筋混凝土貯水(室外地上設(shè)置，利用地形高差，滿足消防水泵自灌吸水要求。鑒于地下水水位、水量的變化性及深井泵各種故障的可能性，在設(shè)計(jì)水池容量時(shí)，不考慮水池在火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充水量更合適。由于該建筑室外無(wú)市政供水管網(wǎng)，不能提供室外消防用水量，水池消防用水有效容量按火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)室內(nèi)消用水總量考慮。室消防用水量如何確定是首先必須解決的問(wèn)題。由于該建筑的功能類型及消防用水量標(biāo)準(zhǔn)在《高規(guī)》第7.2.2條中未包括，通過(guò)對(duì)其使用功能特點(diǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)性、樓層情況、室外環(huán)境狀況等方面分析，最后確定該建筑消火栓消防用水量：室內(nèi)為30l/s、室外為20，自動(dòng)噴水滅火消防用水量為26；災(zāi)延續(xù)時(shí)間：消火栓系統(tǒng)為3h，自動(dòng)噴水滅系統(tǒng)為1。由此定出水池消防用水有效容積為，為便于檢修時(shí)可獨(dú)立工作、分別泄空，水池分兩格設(shè)置。因水池為生活、消防共用水池，通過(guò)設(shè)置虹吸破壞管確保消防用水不被它用并滿足規(guī)范要求。3室消防給水系統(tǒng)該建筑的室外消防給水系統(tǒng)由水源水設(shè)施供水管網(wǎng)室外消火栓等部分組成3.1管網(wǎng)及供水設(shè)備根《高規(guī)要求，室外給水管網(wǎng)沿消防車(chē)道繞建筑環(huán)狀布置規(guī)》第條出該范圍內(nèi)的市政消火栓可計(jì)入室外消火栓的數(shù)量計(jì)時(shí)對(duì)此理解為室外消防給水系統(tǒng)可參照市政給水管網(wǎng)情況設(shè)置。根據(jù)地方消防主管部門(mén)意見(jiàn)，該建筑的室外消防供水管網(wǎng)采用低壓網(wǎng)，生活、消防共用。管網(wǎng)消防功能主要體現(xiàn)在保證消防時(shí)所需水量，而消防時(shí)所需水壓由消防車(chē)從室外消火栓取水加壓實(shí)現(xiàn)，管網(wǎng)最不利點(diǎn)室外消火栓處自由水壓按mpa考慮。室外消防給水系統(tǒng)采用水泵機(jī)組變頻調(diào)速運(yùn)行通過(guò)壓力傳感信號(hào)控制水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速和水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)。設(shè)備包括三臺(tái)主(二用一備，一臺(tái)穩(wěn)壓泵和一個(gè)氣壓罐。隨著設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行，二臺(tái)主泵和穩(wěn)壓泵向管網(wǎng)和氣壓罐充水，當(dāng)穩(wěn)壓罐壓力達(dá)到上限值時(shí)，設(shè)備停止運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)流量很(如微小滲)或零流量時(shí)，設(shè)備切換到由氣壓罐供水，維持管網(wǎng)壓力，當(dāng)氣壓罐壓力降至下限值時(shí)，穩(wěn)壓泵隨即啟動(dòng)向管網(wǎng)加壓供水。隨著消防車(chē)從室外消火栓取水，系統(tǒng)壓力進(jìn)一步降低，當(dāng)氣壓罐壓力降至主泵啟動(dòng)設(shè)定值，一號(hào)主泵啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速運(yùn)行，之后隨著消防流量增大到一定程度，依次實(shí)現(xiàn)二號(hào)主泵的變頻運(yùn)行以及二臺(tái)主泵各自向工頻自動(dòng)切換3.2室外火栓合理確定室外消火栓數(shù)量

是確保室外消防給水系統(tǒng)功能的一個(gè)重要方面照范時(shí)發(fā)現(xiàn)條文規(guī)定和條文說(shuō)明不太一致。按照《高規(guī)》第7.3.6，室外消火栓數(shù)量按室外消火栓用水量確定。而條文說(shuō)明中指出，室外消火栓數(shù)量應(yīng)保證供應(yīng)室外、室內(nèi)兩部分需要的滅火用水量。對(duì)此，設(shè)計(jì)作了如下考慮：當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，如果室內(nèi)消防系統(tǒng)水泵出現(xiàn)故障不能供應(yīng)室內(nèi)消防用水時(shí)，室外消火栓供水增補(bǔ)室內(nèi)用水量的不足，室外消火栓的數(shù)量按保證供應(yīng)室內(nèi)、外兩部分消防用水量考慮更合適。該建筑室內(nèi)、外兩部分消防用水總量為50l/s，因每個(gè)室外消火栓負(fù)責(zé)用水量為10～15l/s，故采用4個(gè)室外地上式消火栓。4室消防給水系統(tǒng)4.1水泵接合器水接合器目的是應(yīng)急備用統(tǒng)消防水量不足消防水泵檢修、停電、發(fā)生故障時(shí)，需要利用消防車(chē)通過(guò)水泵接合器送水至室內(nèi)管網(wǎng)。因一個(gè)水泵接合器的負(fù)荷流量為10～15l/s，于室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)采用兩套地上式水泵接合器，對(duì)于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)也采用兩套地上式水泵接合器4.2屋頂防水箱該建筑采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，需設(shè)屋頂消防水箱以供初期火災(zāi)的消防用水量。①案分析該筑頂部有一閣樓，正好放置屋頂水箱。由于古典建筑的各種構(gòu)造限制較多，水箱布置時(shí)其幾何形式存在這樣的特點(diǎn)：水箱平面尺寸大則高度尺寸小，高度尺寸大則平面尺寸小。試定水箱尺寸時(shí)發(fā)現(xiàn)，水箱高度h太或太小水箱體積v都不滿足要求，此外水位控制對(duì)水箱高度還有要求就需要弄清楚不閣樓本身不能滿足要怎樣進(jìn)行優(yōu)化而使水箱既能最大限度地適應(yīng)特定空間能足水箱容積要求和水位控制對(duì)其高度的要?根建筑構(gòu)專業(yè)提供的條件，通過(guò)聯(lián)立水箱容積關(guān)系式，發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律：就際水箱寬度l取，當(dāng)l小于定值時(shí)，水箱容積v隨l的加而增加；當(dāng)l大一定值時(shí)v隨l的加而減小。求極值l＝7.03m時(shí)vmax57.90m3因?qū)嶋H水箱容積比vmax小綜合水箱邊長(zhǎng)l和高度h的系、水箱容積要求、水位控制對(duì)水箱高度的要求、以及水箱底與樓面凈空距離的要求等適調(diào)整水邊長(zhǎng)l高度h箱設(shè)置適應(yīng)了閣樓空間的限制。②水位控制屋水箱容積為26.2m3其中消防貯水容積為18.0m3)箱泵房生活泵提升供水活泵一用一備水液位繼電器控制據(jù)設(shè)定的最低水位和最高水位啟。最低水位的設(shè)定考慮了兩方面的情況：一是高出消防水位100mm，是高出部分的水容量＞min的高時(shí)用水量。這樣，既避免了水泵啟動(dòng)到管口出流這段時(shí)間供水的間斷，又防止了水泵啟動(dòng)過(guò)于頻繁。生活出水管采用虹吸管形式，位于最高消防水位處，并設(shè)伸出水面的虹吸破壞管，既確保消防用水不被它用，又做到使整個(gè)水箱的貯水流動(dòng)更新4.3室內(nèi)火栓消防給水系統(tǒng)室內(nèi)消火栓消防給水系統(tǒng)擔(dān)負(fù)建筑室內(nèi)消防滅火任務(wù)，按《高規(guī)》要求，該建筑室內(nèi)消火栓消防給水系統(tǒng)為臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)，管網(wǎng)呈立體環(huán)網(wǎng)布置。消防豎管采用dn100管，平面環(huán)網(wǎng)管采dn125管，消火栓布置按要求保證同層任何部位有兩個(gè)消火栓充實(shí)水柱同時(shí)達(dá)到。引入管兩條，從該建筑的兩個(gè)不同方向接入。系統(tǒng)組成見(jiàn)圖1。①消火栓系選用sn65消栓19mm的噴嘴水槍、直徑為65、度為25m的麻質(zhì)水龍帶。按最不利消火栓水槍最小流量l/s要求算，充水柱為11.4m，栓口所需壓力為18.5×。及啟動(dòng)消防水泵，以及非消防專業(yè)人員及時(shí)取水槍滅火，室內(nèi)消火栓箱設(shè)遠(yuǎn)程啟泵按鈕并自救式小口徑消火栓sn25②壓設(shè)備由建筑構(gòu)造的限制，屋頂水箱設(shè)置高度達(dá)不到頂層消火栓水壓要求，系統(tǒng)設(shè)置管道泵補(bǔ)壓，管道泵設(shè)于水箱間，通過(guò)遠(yuǎn)傳式壓力表自動(dòng)控制。在分析作為增壓設(shè)備的管道泵控制壓力時(shí)，注意到了《高規(guī)》所涉及的條文有：第7.2.2條第7.4.6.2條及第7.4.7.2條因該建筑最大層高為5.1m，經(jīng)計(jì)算可看，只要滿足第7.2.2條消火栓水槍最小流量的要求，就一定能滿足第7.4.6.2條關(guān)于10實(shí)水柱的規(guī)定。而就第條說(shuō)，因建筑頂部三層消火栓幾何高差為9.0m如果按頂層消火栓靜水壓力達(dá)到0.07mpa考慮在火災(zāi)初

期、消防水泵出流前(包括水泵出現(xiàn)故